Мы собрали основные формулы по физике с пояснениями в картинках. Более пятидесяти формул, разделенные по категориям физики: кинетика, динамика, статика, молекулярка, термодинамика, электричество, магнетизм, оптика, кинетика. Это не статья, а огромная шпаргалка по физике!
Основные формулы по физике: кинематика, динамика, статика
Итак, как говорится, от элементарного к сложному. Начнём с кинетических формул:
Также давайте вспомним движение по кругу:
Медленно, но уверенно мы перешли более сложной теме – к динамике:
Уже после динамики можно перейти к статике, то есть к условиям равновесия тел относительно оси вращения:
После статики можно рассмотреть и гидростатику:
Куда же без темы “Работа, энергия и мощность”. Именно по ней даются много интересных, но сложных задач. Поэтому без формул здесь не обойтись:
Нужна помощь в написании работы?
Мы — биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.
Цена работы
Основные формулы термодинамики и молекулярной физики
Последняя тема в механике – это “Колебания и волны”:
Теперь можно смело переходить к молекулярной физике:
Плавно переходим в категорию, которая изучает общие свойства макроскопических систем. Это термодинамика:
Основные формулы электричества
Для многих студентов тема про электричество сложнее, чем про термодинамика, но она не менее важна. Итак, начнём с электростатики:
Переходим к постоянному электрическому току:
Далее добавляем формулы по теме: “Магнитное поле электрического тока”
Электромагнитная индукция тоже важная тема для знания и понимания физики. Конечно, формулы по этой теме необходимы:
Ну и, конечно, куда же без электромагнитных колебаний:
Основные формулы оптической физики
Переходим к следующему разделу по физике – оптика. Здесь даны 8 основных формул, которые необходимо знать. Будьте уверены, задачи по оптике – частое явление:
Основные формулы элементов теории относительности
И последнее, что нужно знать перед экзаменом. Задачи по этой теме попадаются реже, чем предыдущие, но бывают:
Основные формулы световых квантов
Этими формулами приходится часто пользоваться в силу того, что на тему “Световые кванты” попадается немало задач. Итак, рассмотрим их:
На этом можно заканчивать. Конечно, по физике есть ещё огромное количество формул, но они вам не столь не нужны.
Это были основные формулы физики
В статье мы подготовили 50 формул, которые понадобятся на экзамене в 99 случая из 100.
Совет: распечатайте все формулы и возьмите их с собой. Во время печати, вы так или иначе будете смотреть на формулы, запоминая их. К тому же, с основными формулами по физике в кармане, вы будете чувствовать себя на экзамене намного увереннее, чем без них.
Надеемся, что подборка формул вам понравилась!
P.S. Хватило ли вам 50 формул по физике, или статью нужно дополнить? Пишите в комментариях.
Физика > Длина
Длина в физике – физическая мера. Узнайте, как обозначается длина в физике, формула, как найти длину, какой буквой делают обозначение, единица измерения.
Длина отображает физическое измерение дистанции, которая в системе единиц отображена в метрах.
Задача обучения
- Различать СИ (система единиц) и обычные единицы длины.
Основные пункты
- Единицей СИ выступает метр.
- Один метр – дистанция, которую свет преодолевает в вакууме за 1/299 792 458 секунды.
- Единицы на счетчике разработаны вокруг числа 10.
Термин
Длина – физическая удаленность между объектами.
Давайте разберемся в том, что собою представляет длина в физике. Длина – измерение физической дистанции. Многие характеристики наблюдения строятся на определении длины. От нее зависит дистанция между объектами, степень силы, оказываемая объектом, и скорость перемещения. Чтобы точно описать длину, необходимо полагаться на общепринятую единицу измерения в физике.
Известно, что в различных частях мира используют разные единицы измерения длины (например, в США – дюйм). Обычно, если речь идет о региональном масштабе, то проблем не возникает. Но при сотрудничестве между странами появляются нестыковки. Именно поэтому возникла необходимость в стандартной единице измерения, принятой на международном уровне. Таким образом, выбор пал на метр, потому что он лучше всего сотрудничает со скоростью света.
Один метр вычисляет дистанцию, которую свет преодолевает за 1/299 792 458 секунды. Все показатели основываются на счетчике с кратностью в 10. Например, 1 км = 1000 м.
Андрей Геннадьевич Блохин
Эксперт по предмету «Физика»
Задать вопрос автору статьи
В физике следует различать траекторию, путь и перемещение.
Определение 1
Траектория — форма линии, описываемая телом. Ее длина представляет собой путь и является скалярной величиной. Перемещением же называется вектор, соединяющий точки начала и конца пути, и направленный от начала к концу.
Длина пути измеряется в системе СИ в метрах, в СГС (сантиметр, грамм, секунда) — в сантиметрах. Применяются и другие единицы измерения длины, в том числе внесистемные (дюйм, фут, ярд, миля и т.д.).
При движении без ускорения путь равен произведению скорости на расстояние:
$S = v cdot (t_2 — t_1) = v cdot Delta t$,
где $v_0$ – скорость тела, $t_2$ — момент времени окончания движения, $t_1$ — момент времени начала движения, $Delta t$ — время движения. График зависимости пути от времени на координатной плоскости в случае такого, называемого равномерным, движения является прямой линией.
Замечание 1
Поскольку скорость — векторная величина, равномерным можно считать только движение по прямой, т.к. при изменении направления движения вектор не остается неизменным даже при сохранении его длины.
Если равноускоренное движение начато с нулевой скорости и известно ускорение, то формула пути имеет вид
$S = frac{a cdot t^{2}}{2}$
где $a$ – ускорение тела.
Объединив два условия, получим общую формулу нахождения пути при равноускоренном движении с произвольной начальной скоростью:
$S = frac{a cdot t^2}{2} + v_0 cdot Delta t$.
Если движение не равномерное и известна средняя скорость движения, то путь можно выразить и другим способом:
$S = v_{ср.} cdot Delta t$,
где $v_{ср.}$ — средняя скорость движения.
На практике движение бывает равномерным или равноускоренным лишь на небольших фрагментах пути, поэтому для вычисления его длины траекторию разбивают на участки, где тело движется по простым закономерностям, вычисляют длину каждого из них и суммируют. Если известна траектория, то ее разбивают на фрагменты, каждый из которых имеет простую геометрическую форму. Сложив их длины, можно найти путь.
Пример 1
Найти путь, пройденный при движении с ускорением 2 $м/с^2$ в течение 20 с, если скорость на момент начала измерения была равна 10 м/с.
Подставим в формулу численные значения:
$S = frac{a cdot t^2}{2} + v_0 cdot Delta t$
$S = frac{2 cdot 20^2}{2} + 10 cdot 20 = 600 м$.
Ответ: длина пути составила 600 метров.
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме
Все основные формулы по школьной физике, которые помогут для подготовке к ЕГЭ, а также для решения задач в 7, 8, 9, 10 и 11 классах. Все формулы структурированы, что позволит из запомнить гораздо быстрее.
Равномерное движение |
|
| S= U∙t, U= S/t, t=S/U | Уравнение движения при равномерном движении?
где U-скорость, t-время, S-расстояние |
| x=x0+U0t | Координата при равномерном прямолинейном движении |
Равномерное движение по окружности |
|
| T=t/N, T=1/v, Т=2π/ω T=2πR/U, T=2π ∙√(R/a) |
T – период N – количество оборотов |
| v=1/T, v=ω/2π, v=U/2πR, v=1/2π ∙√(a/R), v=N/t, v=L/t |
v – частота R – радиус окружности |
| ω=2π/Т, ω=2πv, ω=φ/t ω=U/R, ω=√(a/R) |
ω – угловая скорость t – время |
| υ=2πR/Т, υ=2πvR, U=ωR U=√(a/R), U=L/t |
U – линейная скорость тела |
|
a=υ2/R, a=ω2R, a=Uω |
a – центростремительное ускорение |
| L=φR | L – длина дуги окружности (φ – угол поворота (в радианах)) |
Равноускоренное движение |
|
| X=X0+υ0∙t+(a∙t2)/2 | Уравнение прямолинейного равноускоренного движения |
| S=U0t+a∙t2/2 S= (υ2-υ02) /2а S= (υ+υ0) ∙t /2 = Uср∙t |
Расстояние при равноускоренном движении |
| υ=υ0+a∙t | Rонечная скорость тела при равноускоренном движении |
| a=(υ-υ 0)/t | Ускорение |
| U=√(2gh) tпадения=√(2h/g) S=U∙√(2h/g) |
— Падение тела с высоты — Горизонтальный бросок (h-высота падения, g – ускорение свободного падения 9,8м/с2, t-время падения, S-расстояние) |
| hmax=U02/2g | Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью U0 |
| tподъема=U0/g | Время подъема тела на максимальную высоту |
| tполета=2U0/g | Полное время полета (до возвращения в исходную точку) |
| Sторм=U02/2a | Тормозной путь тела двигавшегося до начала торможения со скоростью U0 , а затем тормозившего с ускорением а |
| U = √(U02+(gt)2) tgβ = Uy/Ux = gt/U0 |
Полная скорость в произвольный момент времени при горизонтальном броске, и угол наклона скорости к горизонту |
| hmax=(U0∙sinα)2/2g tподъема=(U0∙sinα)/g |
Бросок с земли на землю под углом к горизонту равным α. Время подъема до высшей точки и максимальная высота |
|
Sx=Ux∙tполета |
Полное время и дальность полета при броске под углом к горизонту |
Импульс |
|
|
p=mυ |
Импульс тела |
|
Ft=∆p |
Импульс силы |
|
F=∆p/∆t |
Второй закон Ньютона в импульсной форме |
|
pk=pn |
Закон сохранения импульса: в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется |
Энергия |
|
|
A=F∙S∙cosα |
Механическая работа (F – сила, S – путь, – угол между направлением движения и силой) |
|
P=A/t=F∙υ |
Мощность (если мощность переменная, то рассчитывается средняя мощность) |
|
Eп=mgh |
Потенциальная энергия тела, поднятого над землей |
|
Eп=kx2/2 |
Потенциальная энергия упруго деформированного тела |
|
η=Aп/Аз |
Коэффициент полезного действия |
|
Ek=mυ2/2 |
Кинетическая энергия тела |
Молекулярная физика |
|
|
ρ=m/V |
Плотность (ρ – его плотность, m – масса вещества, V – объем) |
|
ν=N/ Na = m/M |
Количество вещества (N – число частиц вещества, содержащееся в массе вещества m, Na – число Авогадро, m0 – масса одной молекулы вещества, M – молярная масса) |
|
М=m/ν |
Молярная масса |
|
m0=m/N=M/Na |
Масса одной молекулы вещества |
|
P=nkT=1/3nm0υ2 |
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа (p – давление газа, n = N/V – концентрация его молекул, m0 – масса одной молекулы, Uкв – средняя квадратичная скорость) |
|
Uкв=√(3kT/m0), Uкв=√(3RT/M) |
Cредняя квадратичная скорость |
|
Ek=3/2∙kT |
Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы (k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура) |
|
kNa=R |
Связь универсальной газовой постоянной и постоянной Авогадро |
|
PV=m/M∙RT |
Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева) |
|
PV=const (m=const и T= const) |
Газовые законы. Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс) |
|
V/T=const (m=const и p= const) |
Газовые законы. Закон Гей-Люссака (изобарный процесс) |
|
P/T =const (m=const и V= const) |
Газовые законы. Закон Шарля (изохорный процесс) |
|
PV/T=const (m=const ) |
Газовые законы. Универсальный газовый закон (Клапейрона) |
|
V=Vo(1+λt) |
Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. (V – объем жидкости при 0 °С, V – при температуре t , λ – коэффициент объемного расширения жидкости) |
|
l=lo(1+αt) |
Изменение линейных размеров, площади и объема тела (lo, So , Vo – соответственно длина, площадь поверхности и объем тела при 0 °С, α – коэффициент линейного расширения тела) |
Динамика |
|
|
Первый закон Ньютона |
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения |
|
F=ma |
Второй закон Ньютона (F – сила, m – масса, а – ускорение). |
|
F1-2 = — F2-1 |
Третий закон Ньютона (сила действия равна силе противодействия) |
|
Fупр = kx |
Сила упругости (k – жесткость пружины, х – величина растяжения (или сжатия) пружины, оно равно разности между конечной и начальной длиной деформируемой пружины) |
|
Fy=-kx |
Закон Гука |
|
Fтр.скольжения=Fтр.макс = μТ |
Сила трения скольжения ( μ– коэффициент трения, N – сила реакции опоры.) |
|
F=mg |
Сила тяжести — Закон Всемирного тяготения (G – гравитационная постоянная, F – сила с которой притягивается тело массой m к телу или планете массой M, r – расстояние между центрами этих тел) |
|
gh = GM/(Rn+h)2 = |
Ускорение свободного падения на некоторой высоте от поверхности планеты (h – высота над поверхностью планеты) |
|
U = √(GM/(Rn+h)) |
Скорость спутника на круговой орбите радиусом r = Rn + h |
|
U=√(gRn) |
Первая космическая скорость (скорость движения спутника по орбите вблизи поверхности планеты) |
|
T12/T22 = R13/R23 |
Закон Кеплера для периодов обращение T1 и T2 двух тел, вращающихся вокруг одного притягивающего центра на расстояниях R1 и R2 соответственно |
|
Р=m(g+a) |
Вес тела, движущегося с ускорением а↑ |
Термодинамика |
|
|
Q=cm(T2-T1) |
Количество теплоты (энергии) необходимое на нагревания некоторого тела (C-теплоемкость, c-удельная теплоемкость, m- масса, t- температура) |
|
Q=λm |
Количество теплоты при плавлении (λ – удельная теплота плавления, m – масса расплавившегося тела или кристаллизовавшейся жидкости) |
|
Q=rm |
Количество теплоты при парообразовании (r – удельная теплота парообразования, m – масса испарившейся жидкости или конденсировавшегося пара) |
|
Q=qm |
Количество теплоты при сгорании топлива (q – удельная теплота сгорания топлива, m – масса сгоревшего топлива) |
|
A=P∙ΔV = m/M∙ R∙ΔT, p = const |
Работа идеального газа |
|
U=3/2∙M/µ∙RT |
Внутренняя энергия идеального одноатомного газа |
|
ΔU=A+Q |
Первый закон (начало) термодинамики (ЗСЭ) (Q – теплота полученная (отданная) газом) |
|
η= (Q1 — Q2)/ Q1 |
КПД тепловых двигателей |
|
η= (Т1 — Т2)/ Т1 |
КПД идеальных двигателей (цикл Карно) |
|
ρ=pM/RT |
Абсолютная влажность (ρ — абсолютная влажность, р – парциальное давление водяного пара, М – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура) |
|
φ=ρ/ρ0∙100% |
Относительная влажность (ρ — абсолютная влажность, ρ0 -количество водяного пара, которое необходимо для насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре) (P — давление водяного пара, Pо — давление насыщенного пара при данной температуре) |
|
Ep = σS |
Поверхностное натяжение (σ – коэффициент поверхностного натяжения данной жидкости) |
|
Fн= σL |
Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L |
Статика и Гидростатика |
|
|
M=F∙ℓ |
Момент силы (F – сила, ℓ – плечо силы, т.е. кратчайшее расстояние между точкой опоры, относительно которой происходит вращение и линией действия силы) |
|
Р=F/S |
Давление (F – сила, S – площадь на которую распределено действие силы) |
|
P=ρ∙g∙h |
Давление на глубине жидкости (p0 – атмосферное давление, ρ – плотность жидкости, g – ускорение свободного падения, h – высота столба жидкости) |
|
Fa=ρж∙g∙V |
Закон (сила) Архимеда (V – объем погруженной части тела, который иногда также называют объемом вытесненной жидкости) |
Электростатика |
|
|
q = Ne |
Электрический заряд (N – количество элементарных зарядов, е – элементарный заряд) |
|
λ=q/L, σ=q/S, ρ=q/V |
Линейная, поверхностная и объемная плотность заряда |
|
F=k∙q1∙q2/R2 |
Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух зарядов величиной q1 и q2, находящихся на расстоянии r друг от друга в веществе с диэлектрической проницаемостью ε): |
|
E=1/(4πεε0) |
Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра |
|
E= σ/(2εε0) |
Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость |
|
ε=E0/E |
Диэлектрическая проницаемость |
|
E=F/q |
Напряженность электрического поля |
|
E=k∙q/R2 |
Напряженность электрического поля точечного заряда |
|
E=2πkσ |
Напряженность электрического поля бесконечной плоскости |
|
W= k∙q1q2/R = k∙q1q2/εr |
Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов |
|
U=Ed, Δφ=E∙ Δl |
Cвязь между напряженностью поля и напряжением |
|
A=qU, U=A/q |
Работа электрического поля, Напряжение |
|
A= qEd, U=E∙d |
Работа электрического поля в однородном поле при перемещении заряда вдоль его силовых линий, Напряжение для однородного электрического поля |
|
φ=W/q |
Потенциал |
|
φ=k∙q/R |
Потенциал точечного заряда |
|
C=q/U |
Электроемкость |
|
C=S∙ε∙ε0/d |
Электроемкость плоского конденсатора |
|
q=CU |
Заряд конденсатора |
|
E = U/d = σ/εε0 |
Напряженность поля внутри конденсатора |
|
F=qE/2 |
Сила притяжения пластин конденсатора |
|
W=qU/2=q²/2С=CU²/2 |
Энергия заряженного конденсатора |
Электрический ток |
|
|
I=q/t |
Сила тока (q – заряд, протекший через некоторое поперечное сечение проводника за время t) |
|
R=ρ∙ℓ/S |
Сопротивление проводника (l – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, ρ – удельное сопротивление материала проводника) |
|
R=R0(1+αt) |
Сопротивление проводника |
|
I=U/R |
Закон Ома для участка цепи (U – электрическое напряжение) |
|
I1=I2=I, U1+U2=U, R1+R2=R |
Законы последовательного соединения |
|
U1=U2=U, I1+I2=I, 1/R1+1/R2=1/R |
Законы параллельного соединения |
|
ε=Aст/q |
Электродвижущая сила источника тока, ЭДС (Aст – работа сторонних сил по перемещению заряда q) |
|
I=ε/(R+r) |
Закон Ома для полной цепи |
|
I=ε/r |
Сила тока короткого замыкания (R=0) |
|
Q=A=I2Rt |
Работа электрического тока (закон Джоуля-Ленца). Работа А электрического тока, протекающего по проводнику, обладающему сопротивлением преобразуется в теплоту Q выделяющуюся на проводнике |
|
P=IU=U2/R=I2R |
Мощность электрического тока |
|
m = kQ = kIt |
Электролиз. Масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду Q, прошедшему через электролит |
Магнетизм |
|
|
Fa=IBℓsinα |
Сила Ампера (В – индукция магнитного поля, I – сила тока в проводнике, l – его длина, α – угол между направлением силы тока (т.е. самим проводником) и вектором индукции магнитного поля) |
|
M = NBIS∙sinα |
Момент сил, действующих на рамку с током (N – количество витков, S – площадь рамки, α – угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции) |
|
Fл=Bqυ∙sinα |
Сила Лоренца (q – электрический заряд частицы, υ – её скорость, α – угол между направлением движения частицы и вектором индукции магнитного поля) |
|
R=mU/qB |
Радиус траектории полета заряженной частицы в магнитном поле |
|
B=Fmax/ℓ∙I |
Вектор магнитной индукции |
|
Ф=BSсos α Ф=LI |
Магнитный поток Φ через площадь S |
|
Ei=ΔФ/Δt |
Закон электромагнитной индукции |
|
Ei=Вℓυsinα |
ЭДС индукции при движении проводника |
|
Esi=-L∙ΔI/Δt |
ЭДС самоиндукции |
|
Wм=LI2/2 |
Энергия магнитного поля катушки |
Колебания |
|
|
a+ω02x=0 |
Уравнение описывает физические системы способные совершать гармонические колебания с циклической частотой ω0 |
|
x = A cos (ωt + φ0) |
Уравнением движения для гармонических колебаний (x– координата тела в некоторый момент времени t, A – амплитуда колебаний, ω – циклическая частота колебаний, φ0 –начальная фаза колебаний). |
|
Х=Хmax∙cos ωt |
Уравнение гармонических колебаний |
|
T=t/N, v=N/t=1/T |
Связь некоторых характеристик колебательного процесса (T – период, N – количество полных колебаний, v – частота колебаний, ω – циклическая частота) |
|
υ = x'(t) = –Aω sin (ωt + φ0) |
Скорость тела при колебательном движении |
|
υm = ωA |
Максимальное (амплитудное) значение скорости |
|
a = υ'(t) = x»(t) |
Ускорение тела при колебательном движении |
|
am = Aω2 |
Максимальное (амплитудное) значение ускорения |
|
ω0=√(g/ℓ) |
Циклическая частота и период колебаний математического маятника (l – длина маятника, g – ускорение свободного падения) |
|
ω0=√(k/m) |
Циклическая частота и период колебаний пружинного маятника (m – масса груза, k – коэффициент жесткости пружины маятника) |
|
W=CU2/2+LI2/2 |
Электрический контур |
|
T=2π ∙√LC |
Период колебаний кол. контура и циклическая частота |
|
Iд=I0/√2, Iд=Imax/√2 |
Переменный ток характеризуется действующими значениями силы тока и напряжения, которые связаны с амплитудными значениями соответствующих величин; Действующее значение силы тока и напряжения |
|
P=UдIд =Iд2R=Uд2/R |
Мощность в цепи переменного тока |
|
U1/U2=n1/n2 |
Трансформатор: если напряжение на входе в трансформатор равно U1, а на выходе U2, при этом число витков в первичной обмотке равно n1, а во вторичной n2 |
|
λ= υТ=υ/v |
Волны. Длина волны (υ – скорость распространения волны, T – период, v – частота) |
|
XL=ωL=2πLν |
Индуктивное сопротивление |
|
Xc=1/ωC |
Емкостное сопротивление |
|
Z=√(Xc-XL)2+R2 |
Полное сопротивление |
Оптика |
|
|
Lопт=Ln |
Оптическая длина пути (L – геометрическая длина траектории, по которой «идет» луч света, n – показатель преломление среды, в которой это происходит) |
|
x=mλL/d |
Интерференционная схема Юнга (L – расстояние между экраном и плоскостью в которой расположены две щели, d – расстояние между этими щелями, λ – длина волны света, которым освещаются щели). |
|
d∙sin φ=k λ |
Формула дифракционной решетки (d – период решетки, или расстояние между соседними штрихами, φ – угол под которым наблюдается очередной дифракционный максимум, k – номер (порядок) максимума, λ – длина волны света, падающего на дифракционную решетку) |
|
n21=n2/n1= υ 1/ υ 2 |
Закон преломления света на границе двух прозрачных сред (α – угол падения, β – угол преломления, n1 – показатель преломления первой среды, из которой падает луч, n2 – показатель преломления второй среды, в которую проникает луч) |
|
n21=sinα/sinβ |
Показатель преломления |
|
1/F=1/d + 1/f |
Формула линзы (d – расстояние от линзы до предмета, f – расстояние от линзы до изображения, F – фокусное расстояние, D – оптическая сила линзы) |
|
D=1/F |
Оптическая сила линзы |
|
Δd=kλ, Δd=(2k+1)λ/2 |
max интерференции, min интерференции |
Атомная и ядерная физика |
|
|
E=hv=hc/λ |
Энергия кванта света, т.е. фотона (h – постоянная Планка, λ – длина волны света, v – частота света) |
|
P=mc=h/ λ=Е/с |
Импульс фотона |
|
hν=Aвых+(mU2/2)max |
Формула Эйнштейна для внешнего фотоэффекта (ЗСЭ) (Авых – работа выхода, слагаемое в скобках –максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов, v – частота падающего света) |
|
(mU2/2)max=еUз |
Максимальная кинетическая энергия вылетающих электронов |
|
νк = Aвых/h |
Красная граница фотоэффекта |
|
hνnm = |En – Em| |
Второй постулат Бора (правило частот). При переходе атома из одного стационарного состояния с энергией En в другое стационарное состояние с энергией Em излучается или поглощается квант, энергия которого равна разности энергий стационарных состояний |
|
N=N0∙2—t/T |
Закон радиоактивного распада |
|
ECB=(Zmp+Nmn-Mя)∙c2 |
Энергия связи атомных ядер |
Основы СТО |
|
|
ℓ=ℓ0∙√1-υ2/c2 |
Релятивистское сокращение длины. Длина тела, движущегося со скоростью V в инерциальной системе отсчета уменьшается в направлении движения до длины |
|
t=t1/√(1-υ2/c2) |
Релятивистское удлинение времени события. Время, за которое происходит некоторое событие в движущейся системе отсчета с точки зрения наблюдателя из неподвижной системы отсчета |
|
υ=(υ1+υ2)/1+ υ1∙υ2/c2 |
Релятивистский закон сложения скоростей |
|
Е = mс2 |
Связь энергии и массы тела. Наименьшей энергией Е0 тело обладает в инерциальной системе отсчета относительно которой оно покоится и называется собственной энергией тела (энергия покоя тела) |
Содержание материала
- Кинематика
- Видео
- Как выглядит формула пути без времени, когда скорость тела уменьшается
- Импульс
- График скорости равномерного движения
- Виды движения и формулы длины пути
- Основные формулы электричества
- Примеры решения задач
Кинематика
К оглавлению…
Путь при равномерном движении:
Перемещение S (расстояние по прямой между начальной и конечной точкой движения) обычно находится из геометрических соображений. Координата при равномерном прямолинейном движении изменяется по закону (аналогичные уравнения получаются для остальных координатных осей):
Средняя скорость пути:
Средняя скорость перемещения:
Определение ускорения при равноускоренном движении:
Выразив из формулы выше конечную скорость, получаем более распространённый вид предыдущей формулы, которая теперь выражает зависимость скорости от времени при равноускоренном движении:
Средняя скорость при равноускоренном движении:
Перемещение при равноускоренном прямолинейном движении может быть рассчитано по нескольким формулам:
Координата при равноускоренном движении изменяется по закону:
Проекция скорости при равноускоренном движении изменяется по такому закону:
Скорость, с которой упадет тело падающее с высоты h без начальной скорости:
Время падения тела с высоты h без начальной скорости:
Максимальная высота на которую поднимется тело, брошенное вертикально вверх с начальной скоростью v, время подъема этого тела на максимальную высоту, и полное время полета (до возвращения в исходную точку):
Формула для тормозного пути тела:
Время падения тела при горизонтальном броске с высоты H может быть найдено по формуле:
Дальность полета тела при горизонтальном броске с высоты H:
Полная скорость в произвольный момент времени при горизонтальном броске, и угол наклона скорости к горизонту:
Максимальная высота подъема при броске под углом к горизонту (относительно начального уровня):
Время подъема до максимальной высоты при броске под углом к горизонту:
Дальность полета и полное время полета тела брошенного под углом к горизонту (при условии, что полет заканчивается на той же высоте с которой начался, т.е. тело бросали, например, с земли на землю):
Определение периода вращения при равномерном движении по окружности:
Определение частоты вращения при равномерном движении по окружности:
Связь периода и частоты:
Линейная скорость при равномерном движении по окружности может быть найдена по формулам:
Угловая скорость вращения при равномерном движении по окружности:
Связь линейной и скорости и угловой скорости выражается формулой:
Связь угла поворота и пути при равномерном движении по окружности радиусом R (фактически, это просто формула для длины дуги из геометрии):
Центростремительное ускорение находится по одной из формул:
Видео
Как выглядит формула пути без времени, когда скорость тела уменьшается
Если скорость тела будет уменьшаться, формулу для вычисления пути нужно будет переписать в таком виде:
[large boxed{ S = frac{ v^{2}_{0} — v^{2}}{2a} }]
Получить такую формулу можно, проделав все шаги, описанные выше. Попробуйте самостоятельно ее получить. Выводить формулу нужно, используя формулы для уменьшающейся скорости:
[ large begin{cases} S = v_{0} cdot t — displaystyle frac{a}{2} cdot t^{2} \ v = v_{0} — a cdot t end{cases} ]
Импульс
К оглавлению…
Импульс тела находится по следующей формуле:
Изменение импульса тела или системы тел (обратите внимание, что разность конечного и начального импульсов векторная):
Общий импульс системы тел (важно то, что сумма векторная):
Второй закон Ньютона в импульсной форме может быть записан в виде следующей формулы:
Закон сохранения импульса. Как следует из предыдущей формулы, в случае если на систему тел не действует внешних сил, либо действие внешних сил скомпенсировано (равнодействующая сила равна нолю), то изменение импульса равно нолю, что означает, что общий импульс системы сохраняется:
Если внешние силы не действуют только вдоль одной из осей, то сохраняется проекция импульса на данную ось, например:
График скорости равномерного движения
Т.к. скорость – это векторная величина, она характеризуется и модулем, и направлением. В зависимости от выбранного направления скорость по знаку может быть как положительной, так и отрицательной.
На рисунке 1 изображен динозавр, автомобиль и дом. Зададим ось координат $x$.
Если динозавр начнет двигаться к дому, то его скорость будет положительной, т.к. направление движения совпадает с направлением оси $x$. Если же динозавр направится к автомобилю, то его скорость будет отрицательной, т.к. направление движения противоположно направлению оси $x$.
Итак, график скорости равномерного движения имеет вид, представленный на рисунке 2.
Из графика видно, что скорость с течением времени не изменяется – она постоянна в любой выбранный момент времени. Из графика положительной скорости мы видим, что $upsilon = 6 frac{м}{с}$; из графика отрицательной — $upsilon = -4 frac{м}{с}$.
Зная скорость и время, мы можем рассчитать пройденный путь за определенный промежуток времени. Рассчитаем какой путь пройдет тело с положительной скоростью за $4 с$.
$$S = upsilon t = 6 frac{м}{с} cdot 4 c = 24 м$.$
Виды движения и формулы длины пути
Длина пути при равномерном движении (v=const) точки равна:
где t1 – начало отсчета движения, t2 – окончание отсчета. Формула (5) показывает то, что длина пути, который проходит равномерно движущаяся материальная точка – это линейная функция времени.
Если движение не является равномерным, то можно длину пути $Delta s$ на отрезке времени от $t$ до $t + Delta t$ находят как:
где $langle vrangle$ – средняя путевая скорость. При равномерном движении $langle vrangle = v$ .
Путь, который проходит материальная тоска при равнопеременном движении (a=const)вычисляют как:
где a – постоянное ускорение, v – начальная скорость движения.
Основные формулы электричества
Для многих студентов тема про электричество сложнее, чем про термодинамика, но она не менее важна. Итак, начнём с электростатики:
Переходим к постоянному электрическому току:
Далее добавляем формулы по теме: “Магнитное поле электрического тока”
Электромагнитная индукция тоже важная тема для знания и понимания физики. Конечно, формулы по этой теме необходимы:
Ну и, конечно, куда же без электромагнитных колебаний:
Примеры решения задач
1. Самым быстрым животным на Земле считается гепард. Он способен развивать скорость до $120 frac{км}{ч}$, но сохранять ее способен в течение короткого промежутка времени. Если за несколько секунд он не настигнет добычу, то, вероятнее всего, уже не сможет ее догнать. Найдите путь, который пробежит гепард на максимальной скорости за $3$ секунды.
Переведем единицы измерения скорость в СИ и решим задачу.
$120 frac{км}{ч} = 120 cdot frac{1000 м}{3600 с} approx 33 frac{м}{с}$.
Дано:$upsilon=120 frac{км}{ч}$$t = 3 c$СИ:$upsilon=33 frac{м}{с}$
Найти:$S — ?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Гепард двигается равномерно в течение 3 с.
Путь, который он проходит за это время:
$S = upsilon t = 33 frac{м}{с} cdot 3 с approx 100 м$
Ответ: $100 м$
2. Колибри – самые маленькие птицы на нашей планете. При полете они совершают около 4000 взмахов в минуту. Тем не менее, они способны пролетать очень большие расстояния. Например, некоторые виды данной птицы перелетают Мексиканский залив длиной $900 км$ со средней скоростью $40 frac{км}{ч}$. Сколько времени у них занимает такой полет?
Переведем единицы измерения скорость в СИ и решим задачу.
$40 frac{км}{ч} = 40 cdot frac{1000 м}{3600 с} approx 11 frac{м}{с}$;
$900 км = 900 000 м$.
Дано:$upsilon_{ср} = 40 frac{км}{ч}$$S = 900 км$CИ:$upsilon_{ср} = 11 frac{м}{с}$$S = 900 000 м$
Найти:$t-?$
Показать решение и ответ
Скрыть
Решение:
Полет колибри будет примером неравномерного движения. Зная среднюю скорость и путь, рассчитаем время перелета:
$t = frac{s}{upsilon_{ср}} = frac{900 000 м}{11 frac{м}{с}} approx 82 000 с$.
Переведем время в часы:
$1 ч = 60 мин = 60 cdot 60 c = 3600 c$.
Тогда,
$t = frac{82 000 c}{3600 c} approx 23 ч$.
Ответ: $t = 82 000 c = 23 ч$.